华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）
图4-19 轴承
图4-20 螺钉
图4-21 垫片
图4-22 紧固螺钉
这些配件在使用时要根据实际情况进行外形的调整，例如螺钉的截断，垫片的攻丝等。
4.3.3 组装次序及注意事项
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1.利用紧固螺钉进行底座和管套立柱和飞轮立柱的连接，确保立柱和底座连接牢固不会发生晃动和偏移。
2.进行试管，气缸及管套的粘结。试管中先放入蓄热丝，试管与管套的粘结使用高温胶，气缸与管套的粘结可选用AB胶。充分干燥后确认紧固粘连，并去掉多余的粘合剂。 3.飞轮立柱的轴承孔插入小型轴承。在孔和轴承之间有问题时，用瞬间粘合剂固定。注意不要让粘合剂粘住轴承。
4.活塞内件，活塞内杆和活塞外套用粘合剂粘结并连接连杆。连杆的另一头与轴承环粘结，环中放入轴承。要注意连杆在于活塞销连接后能自由活动。充分干燥后确认连接紧固。 5.将干燥连接后的管套与管套立柱粘结。注意保持气缸的水平放置。
6.转轴和飞轮粘结，并将转轴插入飞轮立柱的轴承中。在粘合剂干燥前调整飞轮的垂直，确保飞轮转动时不会有大的偏斜。
7.将活塞放入气缸，连杆与飞轮用螺钉连接。注意螺钉与飞轮的连接不能太紧。
4.3.4 试运行
用酒精灯加热试管部分，蓄热之后人为给予旋转并开始运动。转速达到稳定时测定转速。 如果飞轮不能转动，需考虑以下可能的原因：
（1）活塞及气缸不干净使摩擦加大，或有破损的情况。 （2）活塞在气缸中运动到极限位置被卡住。 （3）连杆干扰飞轮及活塞连接部分。 （4）活塞与气缸密封性太差。 （5）试管与管套的连接部分漏气。 （6）垫片及螺栓连接固定过紧。
4.4 小结
此斯特林发动机的特征是气缸和活塞使用市面上销售的玻璃制注射器。斯特林发动机通过密闭的工作气体（模型使用大气压的空气）从外部加热冷却，使工作气体膨胀或收缩，即由工作气体的压力变化使得引擎工作。因此，对该发动机需要尽量减少工作气体的泄漏同时减少滑动部件间的摩擦，通过使用活塞环及润滑油来解决。
在制作模型零件时，机床和工具是必需的，而且要尽可能的减小人为误差。组装模型过程需严谨仔细，多次调试，使斯特林模型能够正常运转。
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5 斯特林发动机在联合循环及余热利用中的研究
随着石油资源的日益短缺，石油价格逐渐上涨，传统的内燃机使用石油资源而引起的环境污染、能源使用极不平衡等社会问题日见突出。而斯特林发动机是外燃式发动机，能以天然气、沼气、生物质等作为燃料，燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。因此可以大大解决目前石油短缺问题。斯特林发动机的另一优势是可充分利用余热或废热。利用热腔温度达到700℃即可发电的特性，不需要任何介质或热能转换装置，直接将热腔伸入热源之中，将余热转换成高价值的电能。例如：炼油厂、化工厂、焦化厂、冶炼厂等，均可使用。每个外燃机可以回收25kW电能和44kW热能。
本章讨论了一些新的理论思想，通过充分利用斯特林发动机的四大优点：(1)工作温度范围大：(2)闭合循环的控制在机械控制系统中较容易实施；(3)可适用于任何热源；(4)可以有非常高的输出功率。采取不同的布置方式把斯特林发动机与传统循环(朗肯、布雷诺)相结合；通过从热力学角度进行分析计算，联合循环的优越性，从而为斯特林发动机在余热利用研究方面提供一些指导思想。
5.1 朗肯—斯特林联合循环
朗肯循环主要是通过锅炉加热水，水变成高温高压的蒸汽推动汽轮机作功，即完成了有热能转化为机械能的过程。我们现在都知道，要提高朗肯循环的热效率，可以通过几种途径，其中一种就是添加回热装置，即朗肯循环效率的提高通常是冷水通过热交换器，流进锅炉，再加热成蒸汽的几个不同过程。
斯特林发动机可以在两不同温度下能保持很好的独立性，并且本身具有非常高的热效率；斯特林发动机能作为回热器，和朗肯循环联合在一起，如图5—1，在这里仅有一个回热交换器被考虑在内，为了简化，质量流速在方括号内。
图5-1斯特林-朗肯联合循环
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一般来讲，任何热力循环的效率都可以用此式表达：
η=WQ (5-1)
其中：W—所输出的功； Q—循环所吸收的热量；
由图中标记，在同温热源下仅有一个一个回热交换器单一朗肯循环的热效率：
η1=(h3—h4)+mw(h3—h5)(h3—h4)+mw(h3—h5)(h3—h4)+mw(h3—h5)(1+mw)?(h3—h2r)=h3+h3mw—mwh5—h1=(h3—h1)+mw(h3—h5) (5-2)
mw(h5+h1) (5-3) h2r=mw+1其中由回热器得：
斯特林—朗肯联合循环的热效率：
h3—h4+mw η1s=由回热器得：
[m(h—h)—(h—h)?m](h—h)+m(h—h) (5-4)
(1+m)(h—h)w3-5-11w35w3-5w32r-mwh5+h1-=(mw+1)h2r (5-5)
联解(5-4)和(5-5)得：
--)()—hh—h(h3—h4)+mw(h3—h5-)+5(51-)1h3—h5η1s=(h3—h1)+mw(h3—h5-)+(h1—h1-) (5-6)
(h斯特林发动机的热效率：
h1-—h1＞0 (5-7) ηsl=1—-()mwh3—h5简化有：
-)+(h1—h1-)＞mw(h3—h5) (5-8) mw(h3—h5由式(6)得：
-)(h1—h1-)—h5(h3—h4)+mw(h3—h)+(-)＞(h3—h4)+mw(h3—h5-)+(h1—h1-)(h3—h4)+A h3—h5η1s=(h3—h1)+mw(h3—h5-)+(h1—h1-)=(h3—h1)+A(h3—h1)+mw(h3—h5-)+(h1—h1-)-55(h(5-9)
--)+(h1—h1-)=A； 其中h1-＞h1，h5＞h5，mw(h3—h5对斯特林—朗肯联合循环的热效率和单一朗肯循环的热效率进行作差比较：
B+AB+CB(C—A)+D(A—C)—==(A—C)(B—D)＞0 (5-10)
()()D+AD+CD+AD+C25
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其中：B=(h3—h4)，D=(h3—h1),C=mw(h3—h5)；
从上面的公式推导可以看出，斯特林—朗肯联合循环的热效率明显大于单一朗肯循环的热效率：从实际应用过程来说，这种方法也是可行的。
5.2 燃气轮机—斯特林联合循环
1．燃气轮机循环如图3所示，
图5—2带回热装置燃气轮机循环
压缩机和汽轮机的效率分别为：
T3—T4`T2—T1；ηt= (5-11) ηc=T2`—T1T3—T4依据参考文献，则单一燃气轮机循环热效率为：
τηt1—Wt—Wcηcλmη==τηt τ11τ11q1(m—m—)—R(m—m——m)ηcηcλ—1λ—1λ—1λ—1λ =其中：
A—B (5-12)
(C—D—B)—R(C—D—B—A)CpτηtT3P3τ11；λ=；A=m；B=；C=m；D=m； =τ；m=λ—1λ—1ληcT1P1Cv斯特林循环同样具有回热过程的特性，在实际应用中，斯特林可以提供动力和热量；也可以作为燃气轮机循环的回热器。显而易见，当工作在同一温度范围时，可通过比较两者的效率来证实。
2．利用斯特林发动机热端与燃汽轮机串联及它的冷端与热交换器串联。如图(6-3)所示。燃气轮机的空压机出口气体进入斯特林发动机的冷段，汽轮机出口气体进入斯特林发动机的热段。
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